溶接 第2回 アーク溶接の種類 アーク溶接以外の溶接法 圧接 今日のテーマ （溶接部を美しくするために・・・・シールド）

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1 溶接 第2回 アーク溶接の種類 アーク溶接以外の溶接法 圧接 今日のテーマ （溶接部を美しくするために・・・・シールド）
溶接　第2回　 今日のテーマ アーク溶接の種類 　（溶接部を美しくするために・・・・シールド） アーク溶接以外の溶接法 　（熱源によって分類：電気使う？） 圧接 　（（圧力＋熱）源によって分類：熱い？）

2 イナート（不活性）ガスアーク溶接(最重要)
「ＴＩＧ」溶接とはＴｕｎｇｓｔｅｎ　Ｉｎｅｒｔ　Ｇａｓ溶接の略で、タングステン電極を用い、アルゴン、ヘリウムといった不活性ガスをシールドガスとして用いる溶接法です。 「ＭＩＧ」溶接とはＭｅｔａｌ　Ｉｎｅｒｔ　Ｇａｓ溶接の略です。 　ＭＩＧ溶接とＴＩＧ溶接との違いはＭＩＧ溶接が消耗式の電極を用いる点で、ワイヤ送給装置が必要になります。シールドガスにアルゴン、ヘリウムといった不活性ガスをシールドガスとして用いる点はＴＩＧと同じです。

3 炭酸ガスアーク溶接 ○アーク溶接における二酸化炭素の働き
鉄鋼のアーク溶接のシールドガスにはCO2(二酸化炭素、炭酸ガス)が使われる消耗電極式溶接法がある。 CO2は化合物であり、CO2が電離してプラズマになることは無い。CO2はプラズマ状態になる前に、高熱により酸素と炭素に分かれる分解を起こす。その酸素と炭素がさらに電離してプラズマとなり、それがアークを形成する。 アルゴンガスとCO2を混ぜて使い、両方のいい面を利用する溶接があり、これをMAG溶接という。日本では、CO2が20%、アルゴンが80%の比率のMAG溶接がもっとも一般的な比率である。

4 マグ（MAG：Metal Active Gas）溶接
アーク溶接のうち、シールドガスに不活性ガスと炭酸ガスを混合して使うものをマグ溶接という。通常半自動溶接として使われる。一般的には半自動溶接の一種と考えてよい。 シールドガスに不活性ガスのみを使うのがミグ溶接（MIG溶接）であるが、炭酸ガスアーク溶接と比較して仕上がりが美しくなる一方、アークが広がるため溶け込みが浅い。 そのためアークを細くしてエネルギーを集中させる作用のある炭酸ガスを不活性ガスに混ぜたのがマグ溶接である。 鉄系材料に使用される。 炭酸ガスが化学反応を起こすため、アルミニウムなどの非鉄金属には用いることは出来ない。

5 サブマージアーク(Submerge)溶接
サブマージアーク溶接法では、溶接装置が直線状ガイドレール上を自動走行しながら溶接が進行する。この溶接装置には溶接ワイヤ、ワイヤ送給機、電流・電圧・速度制御装置、溶接フラックスホッパなどが備えてある。覆光溶接，ユニオンメルト溶接と呼ばれる自動溶接法である．下向き溶接しかできない． 先行して散布される粒状の溶接フラックス中で、コイル状に巻かれた溶接ワイヤの先端と母材との間にアークを発生させ、アークの長さが一定になるようにワイヤ送給速度が自動的に調整される。この際、図に示すように、アークに隣接するフラックスが溶融し、この溶融スラグが溶融池を覆って溶接金属を保護する。

6 セルフシールドアーク溶接 セルフシールドアーク溶接法はサブマージアーク溶接と同じ半自動溶接法の一つで、 溶接電源、溶接条件制御装置、溶接ワイヤ送給装置、溶接トーチなどから構成されている。 　溶接ワイヤは専用のフラックス入りワイヤが用いられる点がサブマージアーク溶接と異なる。ワイヤ内に充填されているフラックスには、ガス発生剤、脱酸剤、脱窒剤、スラグ形成剤などが含まれている。溶接中はガス発生剤から発生するガスが溶融部を大気から保護するとともに、脱酸剤や脱窒剤は、大気から進入した酸素や窒素の悪影響を防ぐ。溶接トーチからシールドガスを供給する必要がないので、風の影響が強い屋外で行う溶接に適している。

7 エレクトロスラグ溶接 エレクトロスラグ溶接は、銅当て金や耐火性裏当て材で溶融金属の垂れ落ちを防止しつつ、立向上進溶接をするガスシールドアーク溶接法です。両面しゅう動式銅当て金と太径ワイヤとの組合せで行う．

8 スタッド溶接 ・大型鋳物の溶接において肉盛量が多くなると，その熱応力，収縮応力などによってビードが割れたり，融合部より剥離が生じたりすることがある。このような問題を防止するためにスタッド溶接が使われる。 ・スタッド溶接とは，開先面に炭素鋼，黄銅，銅製の径が６～10mm位のスタッド（棒）をスタッドの径に等しい深さまで埋め込み，かつ表面から５～６mm突き出すようにし，これを，軟鋼などの溶接棒で，スタッド間を溶接結合し，このスタッドの作用で溶接部の剥離を防止し，また，溶接部に強度を与える作用をさせる。このスタッドは，溶接部の収縮応力を受け間接的に鋳鉄母材に伝える緩衝作用をし，溶接部の引張応力を削減し，割れの防止にも役立つ。 ・溶接はまずスタッドの周囲を渦巻き状にビードをおきスタッド間隔の中央まで溶接したら，隣りのスタッドの周囲を同じように溶接し，最後に２つの渦巻ビードがお互いに溶接して結合されるようにする。このように次々とスタッドの周囲を溶接し，スタッドを溶接ビードで結んで，開先内を肉盛して溶接を完了する。

9 プラズマアーク溶接 　プラズマアーク溶接法の原理は、TIG溶接と類似するが，図に示すように、まず高周波発生器を使って、タングステン電極と、水冷された拘束ノズルとの間に低電流のアーク（パイロットアークと呼ぶ）を発生させる。ノズル内にある不活性ガス（動作ガスと呼ばれ、通常、アルゴンを用いる）は、このアーク熱によってイオン化し、アーク電流の良導体となるため、タングステン電極と母材間で溶接用アークを発生させることができる。このイオン化したガスはプラズマと呼ばれ、ノズルに設けられたオリフィス（数ミリ径の穴）を通過する際に、プラズマジェットとなって噴出する。このプラズマジェットに導かれたアークは、緊縮して高密度になっているため、通常のアークよりも高温（10000～20000℃）で、アーク柱も長い。本法では動作ガスのほかに、溶接用シールドガス（通常、アルゴン）も、溶接部を大気から保護するために使用する。溶加材は必要に応じ使用する。

10 溶接 アーク溶接 電気的エネルギー 化学的エネルギー 機械的エネルギー 超音波エネルギー 光エネルギー エレクトロスラグ溶接 電子ビーム溶接
溶極式 被覆アーク溶接 ミグ溶接 炭酸ガスアーク溶接 マグ溶接 セルフシールドアーク溶接 サブマージアーク溶接 エレクトロガスアーク溶接 ミグスポット溶接 スタッド溶接 非溶極式 ティグ溶接 プラズマ溶接 エレクトロスラグ溶接 電子ビーム溶接 抵抗溶接 スポット溶接 シーム溶接 プロジェクション溶接 バット溶接 化学的エネルギー ガス溶接 テルミット溶接 爆発溶接 ガスろう付け ろう付け はんだ付け 機械的エネルギー 摩擦圧接 圧接 加熱圧接 冷間圧接 拡散接合 超音波エネルギー 超音波溶接 光エネルギー レーザ溶接 YAGレーザ溶接 溶接

11 溶接 アーク溶接 電気的エネルギー 化学的エネルギー 機械的エネルギー 超音波エネルギー 光エネルギー エレクトロスラグ溶接 電子ビーム溶接
溶極式 被覆アーク溶接 ミグ溶接 炭酸ガスアーク溶接 マグ溶接 セルフシールドアーク溶接 サブマージアーク溶接 エレクトロガスアーク溶接 ミグスポット溶接 スタッド溶接 非溶極式 ティグ溶接 プラズマ溶接 エレクトロスラグ溶接 電子ビーム溶接 抵抗溶接 スポット溶接 シーム溶接 プロジェクション溶接 バット溶接 化学的エネルギー ガス溶接 テルミット溶接 爆発溶接 ガスろう付け ろう付け はんだ付け 機械的エネルギー 摩擦圧接 圧接 加熱圧接（鍛接） 冷間圧接 拡散接合 超音波エネルギー 超音波溶接 光エネルギー レーザ溶接 YAGレーザ溶接 溶接

12 テルミット溶接 （重要） テルミット溶接は、テルミット剤（アルミニウムと酸化鉄との粉末混合物）を用い、その高熱（3,000 ℃）を利用して、鋼、又は、鉄材の溶接に用いる方法で、電車のレ－ル、クランク軸、車軸、船のスタ－ンフレ－ム（船尾わく）、鋼管等、大きな断面を持つ部材の突合せ溶接に用いられます。 テルミット剤を溶融するるつぼには、加圧溶接用の土びん式のものと、融合法に用いる円錐形で、底部に流し出し口をもつるつぼの２種類がありますが、一般には、円錐形のるつぼを用います。 るつぼにテルミット剤を入れその上に過酸化バリウム、マグネシウム等の混合粉末を載せ、これにマッチ等で点火すると、この粉末は発熱反応（テルミッ反応）を起して高温に達し、溶融鉄とアルミナに変換されます。 この溶融鉄を溶接継手の周囲に作られた耐熱鋳型へ流し込み開先溝を融接します。 溶接継手は、予め 800～900 ℃ に予熱しておき、溶融金属との融合を促進させる様にします。

13 電子ビーム溶接 エネルギーを局所に絞って加熱し接合する方法 で，電子ビーム発生の原理は、電子顕微鏡と同じ。真空中でフィラメントを加熱すると電子が飛び出し、それに高電圧をかけると電子が電圧で加速されて、その電子を電磁気レンズで焦点を結んで母材に衝突させると、電子の運動エネルギーが熱エネルギーに変換されて母材を加熱する方法。 溶けるだけではなく、高温になるため金属の蒸発も発生します。例えばアークで母材を溶融すると断面が半円形状に溶けますが、電子ビーム溶接では、溶融した金属が蒸発する際の蒸気圧で溶けた金属が押し除けられ、ビームの通る空孔が形成されます。この空孔をキーホールといいますが、その中を電子ビームが進んでいって深溶込みの溶接ができるわけです。このため厚板の高能率溶接ができ、例えば100ミリの板厚を1パスで溶接することもできる。

14 抵抗溶接（最重要） 三大溶接条件（最重要） 電流・時間・圧力
抵抗溶接とは、溶接したいパーツ（金属）に通電することによって起きる発熱を利用して溶接する方法です。 この発熱は、以下の４つの要因によって左右されます。 電流値                             （ Ｉ ） 金属の電気的抵抗値          （Ｒ） パーツ同士の接触抵抗値    （Ｒ） パーツにかける加圧力 この抵抗溶接で利用する発熱Ｑ（カロリー）の公式は、抵抗Ｒ（Ω）に電流Ｉ（Ａ）を時間Ｔ（秒）だけ通電すると、 Ｑ＝０．２４　ｘ　Ｉ　2ｘ　Ｒ　ｘ　Ｔ になります。 溶接を行なうには、そのパーツに適した加圧力をかける必要があります。このとき加圧力を上げると、接触抵抗値が減りますので、発熱が抑えられます。 三大溶接条件（最重要）　 電流・時間・圧力

15 スポット溶接 スポット溶接とは、溶接する金属同士を重ねて一定の圧力をかけながら、電流を流し被溶接物の抵抗発熱を利用して接合する溶接方法です。

16 プロジェクション溶接 プロジェクション溶接は、スポット溶接の一種で、図に示す様に、被接合物の接合個所に数個のプロジェクション（突起部）を設け、この突起部分に電流を集中して流し、加熱すると同時に加圧接合する方法です。 従って、比較的小さな突起 部分に集中して電流が流せますので、接合する板厚が異なる場合であっても、小電流で確実なナゲットが生成出来ます。 しかし、プロジェクション溶接では、突起の精度、及び、機械的精度の良い溶接機が必要となると共に、同時に数個の突起部の溶接を行うため、大容量の溶接機を用いなければなりません。 スポット溶接とプロジェクション溶接の違いは、図（ａ）に示す様に、スポット溶接では厚板と薄板のヒ－トバランスが取り難く、同一形状、同一寸法の電極では、ナゲットが境界面からずれてしまいます。 それに対し、プロジェクション溶接の場合には、図（ｂ）に見る様に突起部に電流が集中する事になりますので、電流密度を高くする事が出来、良好な溶接を行う事が出来ます。

17 シーム溶接 シ－ム溶接は、図に示す様にスポット溶接の棒状電極の代わりに、一対のロ－ラ電極を設け、その間に２枚重ね合せた薄板を挟んで、加圧しながら回転させ、帯状に連続溶接する方法です。言い換えれば、スポット溶接を連続して行ったものです。

18 バット溶接（アップセットバット） バット溶接は、図に示す様にクランプ装置で被接合物を締めつけ、溶接面を突き合せて電流を通し、発生する抵抗熱で接合部を加熱し、さらに加圧して、接合する方法で、フラッシュ法とアプセット法の２つの方法があります。 アプセットバット溶接は、板材、棒材、管材等の接合部を、電流を通じる前に密着させて加圧しておき、大電流を流して接触抵抗により発生する熱で接触部付近を加熱し、溶接温度に達した時に、加圧して融合させる方法です。

19 バット溶接（フラッシュバット） フラッシュバット溶接は、火花突合せ溶接ともいい、溶接面を軽く接触させ、大電流を通じると同時に、これをわずかに引き離し、発生する火花(フラッシュ)で集中的に加熱し、溶接面全体が均一に加熱された時に、急速に加圧して接合する方法です。

20 ガス溶接 ・ガス溶接は、アセチレン、プロパン、水素等の可燃性ガスと酸素を混合し、その燃焼熱を利用して金属を加熱溶融し接合する金属の接合方法です。 ・ガス溶接に使用される混合ガスの中で、アセチレンと酸素の混合による火炎が 3000℃ と最も高熱が得られるので、この混合ガスが、一般に、多く用いられています。 ・酸素・アセチレン溶接装置の基本構成は、図に示す様に溶解アセチレンボンベと酸素ボンベから、それぞれ適正に減圧したアセチレンと酸素を別々のホ－スで溶接吹管まで導き、吹管で混合して点火し溶加材を用いて接合するものです。アセチレンと酸素の混合比は1:1を標準とし、図に示す中性炎で溶接します。 ガス溶接法は、ア－ク溶接法に比べ、熱量が低いため加熱時間が長くなりますので、熱影響が広範囲になり、ひずみ等が発生して、機械強度が低下する恐れがあります。又、溶接速度が遅く、能率が悪い等ともいわれています。 現在では、ア－ク溶接法の普及により、ガス溶接法は、次第に適用範囲が限定され、切断やろう付け等に用いられる様になっています。

21 冷間圧接 冷間圧接法では、常温のままで接合部に機械的圧力を加え，塑性変形を生じさせて接合する方法．接合面の酸化被膜を塑性変形により破壊し,清浄な金属面を原子レベルで密着させることにより接合する．冷間圧接では，過熱の影響が無いので材質の変化が無く，また大きな設備を必要としない．しかし高圧を加えるので圧こんや接合部の変形が大きいという欠点がある． 重ね圧接法，突合わせ圧接法（電線の接合）があり，銅やアルミニウムのような熱により劣化する材料の接合に使われる．　

22 ガス圧接 同一断面の突合わせ接合部をガス炎で周囲から加熱し，溶加材を使用せずに高圧を加えて接合する方法．加熱に時間と燃料費がかかる欠点がある． 電源の無い現場での溶接に最適で，レールや鉄筋の現場溶接に用いられる．

23 摩擦溶接（摩擦圧接） ・摩擦による熱を利用して、金属と金属を接合する応用技術の一つが摩擦圧接法である。 摩擦圧接法は、２母材を突き合わせて相対回転運動させ、推力をくわえてその接触面に摩擦熱を発生させる。その熱によって突き合わせ面、およびその近傍を軟化させ、圧接温度に達すると、相対運動を停止させ、圧接推力をさらに増大させて、２母材の接合を行う方法である。

24 鍛接（加熱圧接） 鍛接は、金属を接合する接合法の一種。わかしつぎとも呼ばれ、英語では forge welding または Blacksmith welding と呼ばれる。2つの金属材料の表面を密着させ、熱と圧力を加えることで溶融させて接合する圧接の一種で、しばしば溶接に分類されることもある。 2つの金属材料の接合面を融点近くまで加熱して溶融させ、鎚(つち)で打ったり圧力を加えるなどして一体化させる。 おもな例としては、刃物を製造する際に鞭性と硬度を並存させるために鋼を軟鉄ではさみ込み鍛接する技法が知られている。鋼管の製造法として帯状の鋼材を丸めて接合部を鍛接する方法がある。

25 鍛接（加熱圧接） 鍛接の形式は、突合わせ鍛接（いもつぎ），重ね鍛接（投げつぎ），V形鍛接（矢はずつぎ）がある．鍛接では接合面が酸化していると満足な接合ができないので，酸化物を流動性のあるスラグとして除去するフラックスを用いる． 付け鋼は重ね鍛接の一例で軟鋼に硬鋼を鍛接して付け刃とすること．

26 爆発溶接（爆発圧接，爆着） 爆発溶接は、接合 したい板材等の接合面に火薬をはさみ込み、その火薬に点火することで、メタルジェットと称されている先行溶融部が発生し、母材に高速度で衝突させ，衝突部の急激な塑性変形とそれに伴う発熱により接合させる． チタンクラッド鋼やアルミクラッド鋼など各種クラッド材の製造に用いられる．

27 拡散接合 加熱圧接と同じく材料同士を融点以下の温度に加熱、加圧密着させ、互いの原子の相互拡散により固相のまま接合する方法。
固相で接合（固相接合：母材の融点以下の温度で接合する方法）できるので溶融接合に比べて精度の高い接合を行うことができる。 主に金属同士やセラミックスと金属の接合に用いられる。

28 超音波溶接 溶接部に超音波で振動する工具を押し当てて、母材が互いに摩擦することにより接合を行なう。断面形状の制約はないが薄いものしか接合できない。

29 レーザ溶接 レーザ溶接や電子ビーム溶接のようなエネルギー密度の高い熱源を用いた溶接では、従来の溶接法に比較して『高速深溶込み溶接が可能』　『溶接熱影響が非常に少ない』　『溶接変形が少ない』等の大きな特徴があり、汎用品等に広く使用されだしている。 　なお、レーザ溶接と同レベルの高エネルギー密度溶接法として電子ビーム溶接があるが、この方法での基本的な溶接法は真空中の溶接であるため、真空チャンバーを必要とし溶接可能なワークの形状や寸法に制限が入る場合があり、溶接作業性の面でレーザ溶接に劣ると考えられる。